高角

度分

解能

多重

薄板

型X線

望遠

鏡の

開発

東京

都立

大学

　理

学研

究科

　物

理学

専攻

　修

士課

程

宇宙

物理

実験

研究

室

早川

　彰

早川

　彰

本研究の

目的

高い角

分解

能と広

い有

効面

積を

持った望

遠鏡

の開

発！

！

X線望遠

鏡

X線は波長が短く極端な斜入射（<

1度）での

み全

反射

する。

　　　　　　　　　　　　　斜

入射

光学

系

軸外

光の

結像

性能

を向

上。焦

点距

離の

短縮

。

　　　　　　　　　　　　　

Wol

terⅠ

型光学系

見込

む面

積が

狭い。　　　　　　動

径方

向に積

層

X線望

遠鏡

の性

能を表す

2つの

指標

有効面積（　　　　）

角分解能（H

PD）

d

ER

SE

S eff

∫=

　),

()

()

(2

)(E

S eff

)(S

:入射

角が

の　　　　　　間

になる開

口面

積d

+~

),

(2

ER

:入

射角

　、エネル

ギー　の

時の

鏡面の反射率

E

焦点イメージ（AS

TRO

-E）

HPD

（H

alf P

ower

Dia

met

er）

EEF

（En

circ

led

Ener

gy F

unct

ion）

円周

方向

に積

分ある半

径内

の強

度

X線望

遠鏡

の種

類と性

能

Chan

dra（

直接研磨）型

Astr

o-E（

多重薄板）型

反射

鏡をガラスか

ら直

接研

磨し製

作する。

高角

分解

能

低開

口効

率

低角

分解

能

反射

鏡をレプリカ法

により製

作する。

高開

口効

率

高い角

分解

能と開

口効

率の

両立

は非

常に困

難！

！

大重

量

軽量

2.1分

角

1484kg

0.5秒

角

~1%(@8keV)

~27%(@8keV)

18kg

1200

mm

400m

m

積層

数:175枚

積層

数:4枚

多重薄

板型

望遠

鏡の

角分

解能

劣化

原因

円錐

近似

による誤

差

反射鏡表

面の

形状

誤差

反射

鏡の

位置

決め誤

差

反射鏡

入射

X線

焦点面

反射鏡

入射

X線

焦点面

反射鏡

入射

X線

焦点面

円錐近似

表面

形状

誤差

反射鏡位置決め誤差

19秒

角

100秒

角

130秒

角

～100秒

角

～130秒

角

～19

秒角

補正

することにより19

秒角

まで改

善が

可能

！

アライメントバ

ー

光軸

方向

高角

分解

能化

の指針

反射鏡の位置決め誤差

　・アライメントバーの位置決め誤差

　・グルーブ（溝）内の遊びによる誤差

鏡面形状誤差

アライメントプレート

弾性

物質

高角

分解

能と高

開口

効率

を同

時に実

現！

○位

置決

め誤

差と形

状誤

差を同

時に補

正！

反射鏡製作システムを構築

反射鏡の形状補正

アライメントプレートを導

入した望

遠鏡

の試

作

研究

内容

反射鏡母

線方

向の

形状と

法線

揺らぎ

法線

揺らぎ

法線

揺らぎ→

HPD

X-ra

y

1

11

)(

)(

arct

an:

i

i

ii

normal

xx

xf

xf

θθ

法線

揺ら

ぎ

）　

（1

2ta

n

θ

θL

d

実際

には

ある区

間の

法線

を求

める。

法線

揺らぎ HPW

（H

alf

Pow

er W

idth）

HPD

HPW

22

1分

角

4750mm

2.7mm

15μm

反射

鏡製

作システムの

構築

基板の製作

熱成形

母型

に反

射膜

を成

膜

スパ

ッタリング法

基板

と反

射膜

の圧

着

基板の剥離

シリコンガスケット

金型

カプトンフィル

ムA

l基板

x10

引き口

金型に

Al基

板を積層し

1Tor

rまで真

空引

き。

160℃

で10時間加熱。

真円

度、母

線方

向の

形状

ともに向

上。

ガラスマンドレル

100秒

角　　　

16秒角

　　　(法

線揺

らぎ)

母型

表面

の形

状を正

確に

基板

に転

写！

！

熱成形前

熱成形後

母線

方向

の形

状

垂直

移動

回転

エポキシ噴

霧システム

1, 熱

成形した

Al基

板に

エポキシ噴

霧。

2, 金

を成膜した母型と基板

を接着。

3, エ

ポキシ硬

化。

ガラス母

型

Al基

板

圧着

表面

形状

測定

システムの

構築

Zステージ

並進

ステージ

レーザ

ー変

位計

1、Zス

テージで対象物までの距離を

　　調節。

2、並進ステージを動

かしつつ

　　レーザー変位計で対象物までの

　　距

離を測

定。

測定

手順

システム全

体の

精度

表面形状がλ

/20の

optic

al f

latを

測定し、

RMSを

求める。

~0.07

μm

~0.1μm

測定精度

:再現性

:

反射

鏡の

形状

補正

溝幅

=200-1000μm（10

0μm間隔）

スリット断

面の

精度<1μm

テストプレート

テストプレート

ゴムフィラー

ゴムフィラー

並進

ステージ

並進

ステージ

30m

m

厚さ

=400-1600μm（20

0μm間隔）

型枠

の精

度<1μm

型枠

100m

m

20m

m

形状

補正

結果

56秒

角34秒

角39秒

角

30秒

角20秒

角78秒

角

20秒

角12秒

角14秒

角

円錐

近似

を考

慮しても<1

分角

の角

分解

能を達

成！

！

10

mµ

10

mµ-

中板

外側

の支

柱

アライメントプレート

反射鏡

(上下

2段)

動径

方向

に微

調節

X-r

ayX

-ray

・上下一体で加工した　

　アライメントプレートの導入。

・位置決定精度の向上。

新望遠鏡

の試

作

まとめと課

題

反射鏡製作システムの構築

反射鏡の形状補正

新望遠鏡の試作

反射鏡製作の習熟

形状補正効果の方位角方向への伝播

新望遠鏡の性能評価

X線測

定

本研

究の

成果

今後

の課

題